Virus de plantas: El combate contra los anónimos agentes biológicos.
Colaboración especial por Diana Laura García Reyes, Samuel Hidalgo Álvarez, Daniel Alejandro García Rodríguez y Yair Cárdenas Conejo, Profesores de Cátedras Conacyt de la Universidad de Colima.
En los últimos meses, con la pandemia de COVID-19, los virus han tomado mucha notoriedad debido a que el agente causal de esta enfermedad es el virus SARS-CoV-2. Aunque estamos conscientes de la existencia de los virus, no sabemos con certeza que son estos agentes biológicos.
Los virus (del latín, toxina o veneno) son partículas infecciosas muy pequeñas (de entre 20 y 300 nanómetros), que están compuestas por material genético, ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (ARN), el cual está protegido por una envoltura o cápside formada por proteínas y/o membranas lipídicas.
En la actualidad, existe un debate sobre si los virus deben de ser considerados seres vivos o no vivos, debido a que no son capaces de reproducirse de manera independiente, es decir que necesitan estar dentro de una célula y usar sus componentes para poder multiplicarse. Algunos virus, tienen la capacidad de integrarse al genoma de las células que infectan. Para muestra un botón, cuando se realizó la secuenciación del genoma humano se descubrió que cerca del 8 % del genoma proviene de fragmentos virales. Uno de estos elementos integrados son los retrovirus endógenos, estos elementos están implicados en el desarrollo de la placenta, ¡fascinante! ¿no lo creen?
Nos es familiar relacionar enfermedades que afectan humanos con los virus que las causan. Por ejemplo, el Virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) responsable del SIDA, el Virus del papiloma humano (VPH) que pueden causar cáncer, o el virus varicela-zóster que desencadena la varicela; por mencionar algunos. Sin embargo, existe una gran diversidad de virus que infectan prácticamente a todos los seres vivientes del planeta, entre ellos están las bacterias, hongos, insectos, animales y plantas. En general, los virus se restringen a un huésped particular, sin embargo, algunos de ellos pueden multiplicarse en diferentes organismos. Entre ellos, algunos virus de plantas pueden replicarse tanto en células vegetales como en bacterias y levaduras. Como dato curioso, se han detectado altas concentraciones (hasta 109 partículas virales por gramo) del Virus del moteado leve del chile en heces fecales humanas, e incluso se han detectado anticuerpos contra este virus, lo que sugiere que el virus posiblemente se replica en células humanas.
Al platicar sobre el trabajo de investigación que realizamos en el Laboratorio de Biología Sintética, Estructural y Molecular (LaBioSEM), diferentes personas se asombran cuando les comentamos que trabajamos con virus de plantas. Sinceramente, estimados lectores, ¿Ustedes sabían de la existencia de virus que infectan plantas?
En general, aunque estamos familiarizados con la existencia de los virus debido a las enfermedades que provocan a humanos y animales, no todos conocemos sobre la existencia de virus causantes de enfermedades en plantas. Estos virus generan patologías a todo tipo de plantas que por lo general no conducen a la muerte de la planta, pero si alteran su desarrollo. Los síntomas más comunes son aparición de mosaicos (manchas) amarillos, deformaciones de la hoja, alteraciones del crecimiento, y absición floral (caída de la flor).
Estos patógenos de plantas son responsables de grandes pérdidas económicas a nivel mundial debido a que una amplia variedad de ellos afecta cultivos de interés como chile, tomate, frijol, maíz, trigo, arroz, tabaco, etc. Uno de los casos más destacados en el país fue el de Sinaloa, durante el ciclo agrícola 2005-2006 el patógeno Tomate yellow leaf curl virus (Virus del rizado amarillo del tomate) afectó más de 6 mil hectáreas de tomate lo que provocó pérdidas de varios millones de pesos. Por otro lado, existen virus que aumentan el interés ornamental de algunas plantas. El virus Tulip breaking virus provoca llamativos colores y dibujos en las hojas de los tulipanes conocidos como “tulipanes Rembrandt”.
Debido a que estos virus son responsables de grandes pérdidas anuales de miles de millones de dólares alrededor del mundo, es imperativo conocer su diversidad y biología para poder desarrollar estrategias de control. En el LaBioSEM, desarrollamos estrategias de control antiviral para mitigar los efectos negativos de estos patógenos. Una de las investigaciones más emocionantes que desarrolla nuestro grupo de investigación, es el diseño de “vacunas” que permitan a las plantas defenderse contra las infecciones causadas por virus. ¿Cómo se imaginan una “vacuna” de plantas?
Las plantas, así como muchos organismos eucariotas, tienen un sistema que regula la expresión de sus genes, el cual degrada el ARN mensajero (ARN que contiene la información para producir una proteína), lo que provoca que las proteínas no se formen. En el laboratorio “hackeamos” este sistema de regulación para que las plantas lo usen como defensa antiviral. Para hacer esto, a las plantas les introducimos genes sintéticos que producen ARN viral que son reconocidos y degradados por el mecanismo de regulación génica. Esto genera una especie de “memoria inmunológica”. Así, cuando un virus entra a la planta el mecanismo de regulación ya está entrenado, por lo tanto reconoce y degradar el material genético viral, esto permite neutralizar la infección. Hasta el momento hemos logrado obtener plantas no comerciales que resisten las infecciones virales ocasionadas por un grupo de virus conocidos como begomovirus. Los resultados preliminares nos invitan a aplicar esta tecnología a cultivos de interés comercial. Esperamos que en un futuro cercano podamos compartirles nuestros hallazgos.
Si te interesó el tema y te gustaría formar parte de LaBioSEM para realizar tu tesis o estudiar un posgrado, ¡Te invitamos a que te unas a nuestro equipo!
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